En 1953, cuando los científicos identificaron de manera concluyente la estructura del ADN, fue una revelación monumental, ganadora del Premio Nobel: cuatro nucleótidos, cada uno con una base etiquetada con letras, se organizaron en una estructura de doble hélice. Estas cuatro bases, o "letras", forman pares: adenina, A, coincide con timina, T y citosina, C, enlaces con guanina, G. Estos pares son esencialmente los bloques de construcción de la vida en la Tierra; La forma en que se organizan los pares crea las instrucciones genéticas de cómo se hacen las proteínas, lo que a su vez ayuda en casi todos los procesos críticos que nos mantienen vivos.
Ahora, un equipo interdisciplinario de investigadores ha expandido el alfabeto genético creando ADN sintético que usa ocho letras en lugar de cuatro, según un nuevo estudio publicado en la revista Science . La nueva estructura fabricada se llama "ADN hachimoji ", de las palabras japonesas para "ocho" y letra. "La creación de ADN hachimoji fue, como escribe Carl Zimmer en The New York Times, " un tour-de-force químico "para el grupo dirigido por Steven Benner, biólogo sintético de la Fundación para la Evolución Molecular Aplicada, el avance ofrece nuevas posibilidades en muchos campos, incluida la investigación médica y el almacenamiento de datos.
El ADN sintético está hecho desde cero en un laboratorio. El ADN programado a medida puede proporcionar instrucciones que podrían no ocurrir en la naturaleza. En este momento, el ADN sintético, que usa las cuatro bases típicas, ha sido diseñado para nuevos propósitos, como la creación de nuevos aromas para perfumes, pero también hay posibles aplicaciones médicas, como la fabricación de una enzima que puede descomponer el gluten y tratar la enfermedad celíaca.
El “ADN Hachimoji” agrega dos nuevos pares, P y Z, luego B y S, a la mezcla. El trabajo anterior ha creado diferentes versiones de estructuras de ADN sintético de seis bases. El ADN de ocho bases expande dramáticamente el posible número de combinaciones de tres letras, o codones, que el ADN puede almacenar.
Megan Molteni de Wired explica:
“Un alfabeto de cuatro letras le proporciona 64 codones posibles, que producen 20 aminoácidos, los componentes básicos de las proteínas. Seis letras te llevan hasta 256 codones; ocho hace 4.096 ".
La mayoría de los intentos anteriores para agregar pares de bases fueron inestables porque usaron moléculas que repelen el agua en sus bases, informa Matthew Warren para Nature . Los nuevos pares sintéticos se pueden comprimir entre pares naturales, pero no se pueden colocar en una fila. Sin embargo, el ADN hachimoji utiliza enlaces de hidrógeno, al igual que el ADN natural, lo que agrega integridad estructural.
En la naturaleza, el ADN contiene las instrucciones para construir proteínas. Un paso clave en ese proceso es crear una cadena de ARN de imagen especular. De lo contrario, la información almacenada en el ADN permanece sin usar, como una receta que nunca se cocina. No podrá observar el efecto de ningún gen recién creado, y mucho menos ver la evolución. El coautor del estudio Andrew Ellington, un ingeniero evolutivo de la Universidad de Texas, sintetizó una enzima que podía leer el ADN hachimoji (incluidas las nuevas letras) y formar una cadena de ARN correspondiente. El ARN funcionó según lo diseñado, informa Megan Molteni de Wired : algunos crearon un resplandor fluorescente verde, mientras que otros se unieron a tumores hepáticos o células de cáncer de mama en una placa de Petri.
La capacidad de almacenamiento mejorada de Hachimoji DNA significa que podríamos usar el ADN de ocho letras para almacenar información, como un chip de computadora microscópico súper duradero. Como Ed Yong explica en National Geographic, los investigadores pueden crear una clave que traduzca la información del lenguaje de las computadoras (1 y 0 binarios) a las letras del alfabeto de ADN. El ADN dura mucho más y ocupa mucho menos espacio que los discos duros, y los investigadores han almacenado con éxito un sistema operativo de computadora completo y una película completa en ADN normal de cuatro letras.
El descubrimiento también ayuda a responder un dilema biológico: ¿podría existir vida usando otros bloques de construcción que no sean las cuatro bases de nucleótidos que se usan en este planeta? El biólogo sintético Floyd Romesberg le dijo a Nature que la nueva investigación es "un avance conceptual".
"Durante mucho tiempo, tuvimos indicios de que la vida evolucionó de G, A, T, C, no porque fueran exactamente las materias primas correctas sino porque simplemente estaban disponibles", dijo Romesberg en una entrevista con Wired, y este estudio es El primero en confirmar esa sospecha.
La NASA, una de las organizaciones que financió el estudio, anunció en un comunicado de prensa que la investigación de ADN hachimoji informará su búsqueda de vida en otros planetas, ya que el descubrimiento sugiere que la vida extraterrestre podría no usar los mismos componentes básicos que la vida en la Tierra.
Pero, ¿han creado los científicos un tipo de vida completamente nuevo en la Tierra? No, según Discover . Si bien el ADN hachimoji cumple con todos los requisitos estructurales para la vida, no puede sostenerse a sí mismo fuera del entorno de laboratorio cuidadosamente calibrado.
